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Vorrichtung zum Regeln des Betriebes eines aus einem Rohrstrang bestehenden
Dampferzeugers Die Erfindung bezieht sich auf Dampferzeuger, deren Heizfläche aus
nur einem Rohrstrang besteht, deren Speisepumpe mit ihrer Druckseite allein mit
dem Anfangsende dieses Stranges verbunden ist und deren Betrieb selbsttätig geführt
wird, und zwar durch Beeinflussung der Beheizung und Speisung durch Regler, die
auf die Temperatur des erzeugten Dampfes ansprechen und außerdem von dem Druck des
erzeugten Dampfes überwacht werden.
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Bei solchen Anlagen ist bereits vorgeschlagen worden, um ein schnelles
Anpassen des Betriebes an die jeweiligen Betriebsverhältnisse zu erreichen, einen
Teil des kalten Speisewassers als Zusatzspeisewasser einer Stelle zwischen dem Anfang
und dem Ende des Dampferzeugerrohres zuzuführen, während die Hauptspeisewassermenge
in üblicher Weise dem Anfang des Rohres zugeleitet wird. Mit dieser bekannten Einrichtung
kann jedoch ein befriedigendes Anpassen des Betriebes an die Betriebsverhältnisse
nicht erfüllt werden, weil das in Zeitabständen erfolgende Zuführen des Zusatzspeisewassers,
besonders wenn dieses nahe bei dem im Bereich des überhitzten Dampfes angeordneten
Thermostaten zugeführt wird, das Schwanken des Betriebszustandes begünstigen und
das Zuführen kalten Wassers ein Überregeln und damit ein Pendeln des Betriebszustandes
des Kessels bewirken kann.
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Gemäß der Erfindung wird dagegen von der Kesselrohrschlange ein ständig
offengehaltenes Überflutungsrohr ohne Regelventil von einer Stelle, an der das Wasser
bis nahezu oder auf Siedetemperatur erhitzt ist, abzweigt und in der Nähe des Thermostaten
an die Dampferzeugerrohrschlange wieder angeschlossen. Eine derartige Kesselspeisung
gewährt den Vorteil, daß der Betrieb sich den jeweiligen Betriebsverhältnissen ohne
erhebliche Schwankungen schnell anpaßt; es wird die Stetigkeit der Regelung der
Dampftemperatur begünstigt und eine Überregelung vermieden.
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Und zwar soll dies dadurch verursacht werden, daß das Überflutungsrohr
Nasser von einer Temperatur nahe dem Siedepunkt, Dampfwassergemisch oder Dampf je
nach den Betriebsverhältnissen aus dem Kessel auf den Thermostaten, der die Regelung
veranlaßt, zur Wirkung bringt, wobei das an den Thermostaten gelangende Wasser diesen
bei der Endregelung so beeinflußt, daß die Speisung vermindert wird, während die
Zuführung von Dampf zum Thermostaten eine Vermehrung der Speisung auslöst. Da das
an diesen Regelungsgrenzen zur Einwirkung auf den 'Thermostaten kommende Medium,
-also siedendes Wasser einerseits und Dampf aus dem unteren Kesselteil anderseits
keine erheblicheTemperaturdifferenz aufweist, kommt ein Abschrecken des Thermostaten
und damit eine Verzögerung der Regelvorgänge in Fortfall. Die Regelung ist infolgedessen
feinstufig. Sie setzt ein, sobald sich der Zustand des Arbeitsmittels im unteren
Kesselteil ändert,
und zwar innerhalb enger Grenzen, wenn also aus
siedendem Wasser Dampf entsteht oder an die Stelle des Dampfes Wasser von einer
Temperatur nahe der Siedetemperatur tritt, was große Regelungsausschläge unmöglich
macht und ebenfalls auf eine feinstufige Regelung hinwirkt. Die Feinstufigkeit ergibt
aber eine Stetigkeit der Regelung.
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Es ist nun zwar bei Einrohrdampferzeugern bekannt, ständig Zusatzwasser
in das Dampferzeugerrohr an einer Stelle einzuführen, an der die Dampfbildung beginnt.
Aber ganz abgesehen davon, daß diese Stelle durchaus nicht festlegbar ist, ist hier
eine Thermostatregelung nicht vorgesehen. Somit kann die durch die Erfindung erstrebte
Wirkung nicht eintreten.
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Ferner ist bereits bei Einrohrdampferzeugern vorgeschlagen worden,
vorgewärmtes Wasser sowohl zur Haupt- als auch zur Zusatzspeisung zu verwenden.
Es wird hier das Zusatzwasser an einer Stelle des Rohres zwischen Rohranfang- und
Rohrende eingeführt, und zwar in Zeitabständen in Abhängigkeit vom Druck im Dampferzeuger.
Auch bei dieser Einrichtung fehlt ein Thermostatregler. Daher können auch hier nicht
die Regelvorgänge gemäß der Erfindung beeinflußt werden.
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An sich ist es übrigens auch bekannt, in das Kesselrohr in der Nähe
eines Thermostaten kaltes Zusatzspeisewasser einzuführen, aber hierdurch wird, infolge
.der auf den Thermostaten ausgeübten Abschreckwirkung ein Pendeln des Betriebszustandes
begünstigt.
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Der Gegenstand der Erfindung ist beispielsweise in der Abbildung vereinfacht
dargestellt. Darin bezeichnet 6 einen Dampferzeuger, bestehend aus einem Gehäuse
7 und einem verhältnismäßig langen, gewundenen Kesselrohr 8 mit dem Einlaßende .9
und dem Auslaßende 1z, 1a ist ein Drosselventil, 13
ein Venturirohr, 14 ein
Gebläse, 16 ein Motor, 17 ein Vergaser, 18 der Verbrennungsraum des Kessels,-2z
eine Zündkerze, 22 ein Abzug für die Verbrennungsgase, 23 ein Wasserbehälter, 26
eine Speisewasserpumpe, 31 eine Dämpfmaschine, 32 eine Dampfrohrleitung, 36 ein
Thermostat mit Stab 37, 39 eine Schalterbrücke, 41 ein Kontakt mit Gegenkontakt
61, 47 ein Druckschalter bekannter Art, 53 eine Batterie, 74 72 Kontakte, 76 ein
Elektromagnet, 78 ein Dampfabsperrventil, 8o ein Rückschlagventil, 133 das
Überflutungsrohr; A, B, C deuten die Gliederung des Kessels an.
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Aus dem Behälter 23 fördert die Pumpe 26 das Speisewasser in die Druckleitung,
in der das Rückschlagventil8o vorgesehen ist. Das Speisewasser tritt durch das Rohrende
9 des Dampferzeugers an der Stelle A ununterbrochen ein, solange die Pumpe 26 arbeitet.
An einer Stelle B der Rohrschlange, an der das Wasser noch nicht oder nicht völlig
verdampft ist, wird das Überflutungsrohr 133
abgezweigt, das einen Teilstrom
des Wassers unmittelbar dem Teil der Rohrschlange (Stelle C) zuführt, in dem der
Thermostat 36 eingebaut ist. Beim Sinken des Dampfdruckes im Kessel, etwa infolge
plötzlicher Belastung ssteigerung der Kraftmaschine, wird durch das Überflutungsrohr
133 mehr Wasser strömen, als es vorher der Fall war, weil das Überflutungsrohr
einen geringeren Widerstand besitzt, als die durch das überflutungsrohr kurzgeschlossene
Kesselrohrschlange (B bis C). Der Thermostat 36 wird somit ausgiebig gekühlt und
die Thermostatstange 37 bewegt die Schalterbrücke 39 und schließt den Kontakt 74
72, so daß nun der Elektromagnet 76 auf das Ventil 78 einwirkt, welches den Zudampf
zur Speisepumpe 31, 26 drosselt und damit die Speisung vermindert.
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Da die Beheizung des Kessels fortdauert, wird- an der Abzweigstelle
B des Übertiutungsrohres 133 Dampf gebildet, der nun an den Thermostaten
gelangt, ihn aber nicht so ausgiebig kühlt, wie es das Wasser getan hat, weil Dampf
weniger Wärme aufnimmt als Wässer. Der Thermostat öffnet daher den Schalter 7s,
72 wieder, und die Pumpe liefert nun reichlicher Wasser, bis von der Abzweigstelle
des Überflutungsrohres ein Dampf-Wasser-Gemisch auf den Thermostaten zur Einwirkung
und der Kesselzustand ins Gleichgewicht kommt. Bei abnehmender Belastung wird wenig
Dampf entnommen, er erhitzt sich und veranlaßt den Thermostaten 36, die Speisewasserzufuhr
durch die Pumpe26, 3i zu vergrößern. An der Abzweigstelle B des Überflutungsrohres
133 tritt nun Wasser, und zwar mit etwas geringerer als der Siedetemperatur ein,
denn dem Kesselanfangsende A wird nun reichlich kaltes Wasser zugeführt. Der Thermostat
wird jetzt durch die Wasserkühlung veranlaßt, die Speisewasserzufuhr zu verringern,
bis wieder ein Dampf-Wasser-Gemisch in das Überflutungsrohr und an .den Thermostat
gelangt und der Kessel ins Gleichgewicht kommt.
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Der Dampf wird bei diesen Regelvorgängen nicht unterkühlt, wie es
bei der Zuführung kalten Wassers zu befürchten ist; einer überregelung ist vorgebeugt,
denn der Thermostat wird nicht abgeschreckt und er kann schnell zur Wirkung gelangen,
da er nur der Beeinflussung außerhalb verhältnismäßig enger Temperaturgrenzen unterworfen
ist. Ferner bildet sich im Gleichgewichtszustand des Kessels, also wenn durch das
Überflutungsrohr ein Dampf-Wasser-Gemisch strömt, um den Thermostaten eine Schicht
gesättigten
Dampfes, der die Wärme gut leitet und daher die Einleitung
der Regelvorgänge beschleunigt. Zudem steht der Thermostat durch das Überflutungsrohr
ständig unter dem Einfluß des Kesselwassers einer Stelle (der Abzweigstelle des
Überflutungsrohrs), an der der endgültige Dampfzustand vorbereitet wird, so daß
der Thermostat also vor der Bildung des endgültigen Dampfzustandes auf diesen Einfluß
ausübt und damit die Dampfzustandsunterschiede gering hält, und ihre schnelle Ausgleichung
herbeiführt. Durch die Vermittlung dieser Wirkung unterscheidet sich das Überflutungsrohr
wesentlich von den bekannten Zusatzspeisewasser führenden Rohren.
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Durch geeignete Wahl des Durchmesserverhältnisses der Rohrschlange
8 und des überflutungsrohres 133 kann die Durchflußmenge verändert und so eingestellt
werden, daß Schwankungen im Betriebszustand des Kessels fast vollständig vermieden
werden. Es können zu diesem Zweck in bekannter Weise auch Drosselscheiben o. dgl.
verwendet werden.
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Es ist auch ein Vorzug der neuen Regelungseinrichtung, daß Dampfdruck
und Temperatur ohne Rücksicht auf den Wasserstand, besonders beim Dampfaufmachen,
in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen, während die üblichen Regeleinrichtungen
bei Einrohrkesseln nicht verhindern können, daß beispielsweise beim Anheizen bei
Wasserüberschuß der Dampfdruck schnell seine Höhe erreicht, die Dampftemperatur
aber erheblich zurückbleibt, oder bei Wassermangel die Dampftemperatur dem Dampfdruck
erheblich voraneilt.